新航行系統與試飛安全研究

王芳　秦偉

摘 要：為適應全球航空事業的高速發展，國際民航組織提出新航行系統的概念，目前世界各國都在以不同的方式推進新航行系統的研究和實施工作。試飛是一種高風險工作，為了確保其安全，需要不斷研究引入更為先進的新技術。本文主要分析了新航行系統的通信、導航、監視在試飛工作中的發展思路以及其對試飛安全的影響。為今后科研試飛保障能力的提升奠定基礎。

關鍵詞：新航行系統；試飛安全；試飛系統的現狀

中圖分類號：V243 文獻標識碼：A

1 引言

隨著我國航空工業技術的飛速發展，新型號新科目不斷增多，試飛科目的數量、難度都在不斷增大，為了確保試飛工作的安全，就需要有好的通信、導航、監視系統予以支持。同樣，民航空中交通流量增長引起的飛行沖突、航班延誤日益突出，發展緩慢的地面設備滿足不了迅速增長的飛行流量的需要，隨著航天技術和計算機技術的突破性進展，為建立全球模型的航行系統提供了技術基礎。近十幾年來，國際民航組織研究和制定了新的航行系統總體方案，許多國家已經開始了向新航行系統過渡的實際工作。

2 試飛系統的現狀

科研試飛工作最重要的宗旨之一就是“安全”。空中交通管理對于保證安全起著非常重要的作用。當前的軍用空管系統，其通信、導航和監視情況為：地空通信主要采用VHF話音通信，用在地面與飛機及飛機與飛機的通信，在高交通密度區域和主要航路使用比較廣泛；HF話音通信用在邊遠陸地地面與飛機的通信。導航系統采用多種導航系統共同存在，主要有無方向信標系統（NDB）、全向信標/測距儀系統（DVOR/DME）、儀表著陸系統（ILS）、微波著陸系統（MLS）、塔康等。監視系統主要采用雷達監視。

隨著衛星技術、計算機技術的發展，其局限性越來越嚴重。其缺陷主要表現在以下幾方面：

現有的地空通信采用話音通信，缺少數字式空一地數據交換系統，存在著速度慢、易出錯、業務種類受限等缺點。由于地空之問通過話音進行信息傳送，傳送100個字符大約占用15～20秒鐘，占用信道時間較長，而目前VHF頻率資源已非常緊張，使得地空通信之間的效率低下；長時間的通話容易造成飛行員和指揮員的疲勞，加上口音不一致，會引起說錯、聽錯或者理解錯；話音通信也使得大規模的數據通信受到限制，地面數據庫信息和機載數據庫信息都難以傳送；同樣也受到多信宿的的限制。

現有的通信、導航、監視系統，其信號大多采取視距傳播，存在傳播距離近、精度和可靠性差等缺點。以甚高頻全向信標（DVOR）為例，其覆蓋范圍最遠達到200NM，無法實現全空域覆蓋；同樣，雷達監視系統作用距離約400km，也不能覆蓋所有空域；通信系統的HF存在盲區，而VHF通信距離近。

現行的指揮系統難以適應飛機架次及密度的增加。隨著型號任務的不斷增多，特別是未來多對多目標引導任務，飛機之間的間隔減小，指揮員工作難度急劇增大，一旦指揮員與飛行員處置不當，就可能引起飛行沖突，甚至飛機相撞事故。

3 新航行系統與試飛安全

鑒于試飛工作的特殊性以及現有系統的缺陷，經過分析研究，認為新航行系統中的數據通信、星基導航監視等技術可以應用到試飛領域，與現有系統相結合，提升保障設備的可靠性和安全性。

3.1 通信系統的變革。引進先進的數據通信鏈路，逐步取代話音通信電臺關鍵問題是地面與空中數據的雙向傳輸。未來地空通信系統可提供的業務范圍包括飛行動態、自動相關監視（ADS）、氣象情況、航路最低安全高度告警、塔臺管制、離場管制、進近管制、航路管制、滑行、起飛與著陸情況、飛行員位置報告、飛行計劃數據、飛行員/調度員通信、飛行情報、維修情況、飛行中緊急情況、機體及電子設備監測數據、發動機監測數據等安全通信信息，這些信息將以數據通信為主，逐漸減少話音通信，最終達到只在必要時或緊急情況下使用話音通信。

3.2 導航系統的改進。試飛工作涉及各種不同類型的飛機，機載設備也大不相同，現有的DVOR/DME作用距離有限，無法滿足全空域導航需求，ILS著陸系統對場型要求極嚴，易受臺站周邊環境包括樹木、飛機、建筑物等影響，因此其實施思路是在保留現有導航設備的基礎上，發展衛星導航系統以滿足空域要求，發展差分全球導航衛星系統以改進現有精密進近和著陸的缺陷。

①由全球導航衛星系統（GNSS）提供全空域覆蓋的導航；②差分全球導航衛星系統（DGNSS）將用作精密進近和著陸；③引進現代化改造后的微波著陸系統（MLS）用作精密進近和著陸；④保留慣性導航，并發展組合導航；

3.3 監視系統的改進。試飛監視系統是由一、二次雷達綜合構成，形成了以二次雷達為主，一次雷達為輔的監視模式，構建了一個包括主、被動相結合較為完善的監視系統，保證了現階段的飛行任務。但存在作用距離有限、數據率低、受環境和目標特性影響較大、方位和距離測量精度差、不能滿足對精確引導的支持等缺點，并且存在主監視信息源不來自本場監視設備造成的不可控狀況。

結合未來新機型發展的監視需求，以及試飛工作的特殊性，監視系統的發展思路是在本場空域及終端區域須采用一、二次雷達結合的方式，而不能像民航逐漸取消一次雷達。二次雷達采用S MODE（S MODE SSR）代替現有的A/C模式（A/C MODE SSR）；在機場及周邊地區安裝ADS-B地面站、為航空器提供機載北斗定位設備和ADS-B機載設備等，構建集ADS-B信息和北斗信息為一體的監視信息生成、信息分發、信息處理、救援指揮平臺的“ADS-B綜合監視系統”，最終將普遍使用ADS，并且可以和SSR重合。實現對機場場面和全空域范圍內具備ADS-B監視能力的航空器和地面車輛的有效監視，并為人員救援服務提供有效幫助。

結語

新航行系統是一個全球一體化的系統，具有很高的技術水平，需要電子、通信、導航、氣象等各方面的技術支持。同時，新航行系統是一個以滾動方式發展的系統，會不斷地吸納新技術、新應用，并使其向更趨于理想模式的方向發展。現有的航行系統正面臨著跨時代的改革，本文在理論上闡述了實現新航行系統的思路及意義，后續我們還需不斷促進各項技術變革工作的開展，為全面實現數字化試飛建立保障基礎。

參考文獻

[1]張飛橋.新航行系統在西部航空的實施思路及應用前景[D].2001.

作者簡介：王芳 （1982—），女，畢業于南京航空航天大學，現在中國飛行試驗研究院工作。

秦偉（1981— ），女，畢業于西安電子科技大學，現在中國飛行試驗研究院工作。